(57)【要約】  配管（２３）に導体長計測装置（１０）のプローブ（１３ａ，１３ｂ）を接続し、このプローブ（１３ａ，１３ｂ）を介して配管（２３）に出力電圧（Ｖｏ）を印加する。次に、電圧信号（ＳＶ１）に対してＦＦＴ処理を実行することにより、周波数スペクトル曲線を算出する。そして、この周波数スペクトル曲線から配管（２３）の共振周波数を特定し、この共振周波数に基づいて、配管（２３）の総延長を算出する。このため、各分岐の末端に例えば計測に必要な機器等を設置することなく、配管（２３）の総延長を容易に計測することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対になった導体に電圧を印加して、前記導体の周波数特性を計測する計測手段と、
前記周波数特性から前記導体の共振周波数を特定し、前記共振周波数に基づいて、前記導体の総延長を演算する演算手段と、
を備える導体長計測装置。
【請求項２】
前記計測手段は、前記導体に周波数を変化させながら交流電圧を印加する電圧印加手段を有する請求項１に記載の導体長計測装置。
【請求項３】
前記計測手段は、前記導体にステップ電圧を印加する電圧印加手段を有する請求項１に記載の導体長計測装置。
【請求項４】
前記計測手段は、
直列に接続された前記導体と抵抗とに電圧が印加されたときの前記抵抗の両端の電位差に応じた電圧信号の周波数特性を計測する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の導体長計測装置。
【請求項５】
前記計測手段は、前記電圧信号に対してＦＦＴ処理を実行する請求項４に記載の導体長計測装置。
【請求項６】
前記演算手段は、前記導体を無損失線路として、前記共振周波数を用いた演算を行うことにより前記導体の総延長を算出する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の導体長計測装置。
【請求項７】
前記導体は、末端が電気的に短絡された所定の冷媒を循環させるための管路である請求項１乃至６のいずれか一項に記載の導体長計測装置。
【請求項８】
前記導体は、末端に不特定のインピーダンスを有する電気機器が接続された電線である請求項１乃至７のいずれか一項に記載の導体長計測装置。
【請求項９】
前記導体のインピーダンスと前記電気機器のインピーダンスは、整合していない請求項８に記載の導体長計測装置。
【請求項１０】
前記導体は、断熱材で被覆されている請求項１乃至９のいずれか一項に記載の導体長計測装置。
【請求項１１】
前記交流電圧には、高調波成分が含まれる請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の導体長計測装置。
【請求項１２】
前記演算手段によって演算された導体の総延長を表示する表示手段を備える請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の導体長計測装置。
【請求項１３】
直列に接続された抵抗と対になった導体とに、電圧を印加する工程と、
前記抵抗の両端の電位差に応じた電圧信号の周波数特性を計測する工程と、
前記周波数特性に基づいて、前記導体の共振周波数を特定する工程と、
前記共振周波数に基づいて、前記導体の総延長を演算する工程と、
を含む導体長計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導体長計測装置及び導体長計測方法に関し、更に詳しくは、分岐する導体の総延長を計測するための導体長計測装置及び導体長計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オフィスビルに代表される大規模建造物に導入される空調システムでは、フロアごとに、或いはフロアの区画ごとに配置された複数の室内機が、例えば屋上などに設置された室外機と冷媒配管を介して接続されている。この種の空調システムの冷媒配管は、室外機から室内機に至るまでに、複数に枝分かれするのが一般的である。このため、冷媒配管の総延長を計測するためには、例えば特許文献１に開示される測定装置などを必要とする。【０００３】
特許文献１に開示された装置は、複数に枝分かれする冷媒配管の各末端それぞれに配置された送信器が発生する振動を、同じく冷媒配管の各末端に配置された受信器で受信することにより、振動が冷媒配管を伝わるのに要する時間を検出する。そして、検出した時間に基づいて、冷媒配管の総延長を計測する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−８５８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の計測装置を用いて冷媒配管の総延長を計測するためには、冷媒配管が枝分かれする分岐点を予め調査し、分岐先の末端それぞれに、上述の送信器と受信器とを配置する事前準備が必要となる。このため、室内機が天井等に設置されているような場合には、この事前準備が、困難かつ煩雑なものとなることが予想される。【０００６】
本発明は、上述の事情の下になされたもので、分岐点を有する導体の総延長を容易に計測することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の導体長計測装置は、
対になった導体に電圧を印加して、前記導体の周波数特性を計測する計測手段と、
前記周波数特性から前記導体の共振周波数を特定し、前記共振周波数に基づいて、前記導体の総延長を演算する演算手段と、
を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、導体に電圧を印加することにより特定した共振周波数に基づいて、導体の総延長の計測を行うことができる。これによれば、導体の分岐先それぞれに、計測に必要な装置の取り付けなどの処理をする必要がなく、導体の総延長を容易に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る導体長計測装置のブロック図である。
【図２】周波数掃引部から出力される出力電圧の時間的変化を示すグラフである。
【図３】周波数掃引部の出力電圧に応じた電圧信号に対して、ＦＦＴ処理を実行したときの結果を示すグラフである。
【図４】導体長計測装置と、計測対象としての抵抗素子を示す図である。
【図５】抵抗素子の両端に現れる電位差に対応する電圧信号の、基本波成分及び高調波成分の電圧レベルを説明するためのグラフである。
【図６】周波数スペクトル曲線を示す図である。
【図７】配管の周波数特性を示す特性曲線を示す図である。
【図８】配管の分岐それぞれの長さを定義するための図である。
【図９】総延長を算出する式を説明するための図である。
【図１０】第２の実施形態に係るＦＦＴ処理部への入力と、ＦＦＴ処理部からの出力を模式的に示す図である。
【図１１】抵抗素子の両端に現れる電位差に対応する電圧信号の、基本波成分及び高調波成分の電圧レベルを説明するためのグラフである。
【図１２】第３の実施形態に係る導体長計測装置のブロック図である。
【図１３】ステップ波発生部から出力される出力電圧の時間的な変化を示す図である。
【図１４】ステップ波発生部から出力される出力電圧の周波数スペクトラムを示す図である。
【図１５】周波数スペクトル曲線の一例を示す図である。
【図１６】配管の分岐それぞれの長さを定義するための図である。
【図１７】導体長計測装置と配管との接続点の別例を表示する図である。
【図１８】導体長計測装置の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は、計測対象としての空調システム２０に設置された導体長計測装置１０のブロック図である。導体長計測装置１０は、空調システム２０を構成する配管２３の総延長を計測するための装置である。
【００１１】
図１に示されるように、空調システム２０は、例えばオフィスビルの屋上等に設置される室外機２１と、このオフィスビルの居住区に設置される２台の室内機２２Ａ，２２Ｂとを有している。そして、室外機２１と室内機２２Ａ，２２Ｂは、室外機２１から室内機２２Ａ，２２Ｂに向かって冷媒が流れる送り銅管２３ａと、室内機２２Ａ，２２Ｂから室外機２１へ向かって冷媒が流れる戻り銅管２３ｂとからなる配管２３によって接続されている。
【００１２】
配管２３を構成する銅管２３ａ，２３ｂそれぞれは、発泡ウレタンなど比誘電率がほぼ１の断熱材で被覆されている。また、空調システム２０では、配管２３を構成する送り銅管２３ａと戻り銅管２３ｂは、相互に平行になるように配置されている。本実施形態では、銅管２３ａ及び銅管２３ｂのうちの一方が液管であり、他方が液管よりも径が大きいガス管である。
【００１３】
図１に示されるように、導体長計測装置１０は、インタフェース１１、制御部１２、周波数掃引部１３、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理部１４、第１記憶部１５、第２記憶部１６、演算部１７、表示部１８、レシーバ１９、及び抵抗素子Ｒ１を有している。
【００１４】
周波数掃引部１３は、内部インピーダンスが既知であり、測定対象物に出力電圧Ｖｏを印加するための電源を有するデジタル周波数シンセサイザである。この周波数掃引部１３は、抵抗素子Ｒ１とプローブ１３ａとを介して送り銅管２３ａに接続され、プローブ１３ｂを介して戻り銅管２３ｂに接続される。これにより、抵抗素子Ｒ１と、配管２３は直列に接続された状態となる。
【００１５】
プローブ１３ａ，１３ｂの接続は、銅管２３ａ，２３ｂが断熱材から露出している部分に対して行う。例えば、オフィスビル等に用いられる空調システムでは、室外機２１の周囲や、機械室内で、銅管２３ａ、２３ｂに対して、導体長計測装置１０を接続することが考えられる。
【００１６】
周波数掃引部１３は、抵抗素子Ｒ１と、プローブ１３ａ，１３ｂに接続された測定対象物との間に周波数がｆの出力電圧Ｖｏを印加する。図２は、出力電圧Ｖｏの時間的変化を示す図である。図２に示されるように、出力電圧Ｖｏの波形は、周期１／ｆの正弦波となる。この出力電圧Ｖｏは、直列に接続された抵抗素子Ｒ１と測定対象物のインピーダンスに比例するように分圧される。
【００１７】
レシーバ１９は、周波数掃引部１３の出力電圧Ｖｏと、抵抗素子Ｒ１の両端の電位差Ｖ１とを検出する。そして、検出した出力電圧Ｖｏ、及び電位差Ｖ１に対応する電圧信号ＳＶｏ、ＳＶ１を、ＦＦＴ処理部１４へ出力する。
【００１８】
ＦＦＴ処理部１４は、入力される電圧信号ＳＶｏ、ＳＶ１に対してＦＦＴ処理を実行することにより、電圧信号ＳＶｏ、ＳＶ１について、周波数ごとの電圧強度（周波数スペクトル）を算出する。
【００１９】
図３には、図２に示される波形の出力電圧Ｖｏに応じた電圧信号ＳＶｏに対して、上述のＦＦＴ処理を実行した結果が示されている。図３の棒グラフによって示されるように、例えば、波形が正弦波となる出力電圧Ｖｏに対応する電圧信号ＳＶｏは、周波数がｆの奇数倍となる高調波成分を多く含むことがわかる。ＦＦＴ処理部１４は、電圧信号ＳＶｏ、ＳＶ１に対してＦＦＴ処理を行った結果に基づいて、各周波数における電圧レベルを示す周波数スペクトル曲線を算出する。例えば、図３に示される処理結果に基づいて、周波数スペクトル曲線を算出すると、図中の一点鎖線で示される周波数スペクトル曲線Ｓ０が得られる。
【００２０】
第１記憶部１５及び第２記憶部１６それぞれは、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）或いはＥＰＲＡＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）等の記憶媒体を有している。これらの第１記憶部１５及び第２記憶部１６は、ＦＦＴ処理部１４の処理結果を記憶する。
【００２１】
演算部１７は、第１記憶部１５及び第２記憶部１６に記憶された処理結果を用いて、配管２３の共振周波数を算出する。そして、算出した共振周波数に基づいて、配管２３の総延長を測定する。
【００２２】
表示部１８は、演算部１７による演算結果を表示する。
【００２３】
制御部１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵの作業領域として用いられるＲＡＭ等から構成されている。この制御部１２は、インタフェース１１を介して通知されたユーザからの指令に基づいて、上述した周波数掃引部１３、ＦＦＴ処理部１４、演算部１７、及び表示部１８を統括的に制御する。
【００２４】
次に、上述のように構成された導体長計測装置１０の使用方法及び計測動作について説明する。
【００２５】
導体長計測装置１０による計測を行う際には、図４に示されるように、まず、導体長計測装置１０のプローブ１３ａ，１３ｂそれぞれを、抵抗値が既知の抵抗素子Ｒ２の両端に接続する。そして、インタフェース１１を介して、制御部１２に計測準備処理指令を入力する。
【００２６】
制御部１２は、計測準備処理指令を受信すると、周波数掃引部１３に対して、周波数ｆの出力電圧Ｖｏの印加を指示する。これにより、図２に示される出力電圧Ｖｏが、直列に接続された抵抗素子Ｒ１及び抵抗素子Ｒ２に印加される。
【００２７】
次に、制御部１２は、ＦＦＴ処理部１４に、ＦＦＴ処理の実行を指示する。これにより、ＦＦＴ処理部１４では、周波数ｆの出力電圧Ｖｏが印加されたときに、抵抗素子Ｒ１の両端に現れる電位差Ｖ１に応じて、レシーバ１９から出力される電圧信号ＳＶ１のＦＦＴ処理が実行される。
【００２８】
次に、制御部１２は、周波数掃引部１３に対して、周波数ｆ＋Δｆの出力電圧Ｖｏの印加を指示する。これにより、ＦＦＴ処理部１４では、周波数ｆ＋Δｆの出力電圧Ｖｏが印加されたときに、抵抗素子Ｒ１の両端に現れる電位差Ｖ１に応じて、レシーバ１９から出力される電圧信号ＳＶ１に対するＦＦＴ処理が実行される。
【００２９】
以降、制御部１２は、周波数掃引部１３に対して、周波数ｆ＋ｎ・Δｆの出力電圧Ｖｏの印加を順次指示する。なお、ｎは２以上の整数である。これにより、ＦＦＴ処理部１４では、周波数ｆ＋ｎ・Δｆの出力電圧Ｖｏが印加されたときに、抵抗素子Ｒ１の両端に現れる電位差Ｖ１に応じて、レシーバ１９から出力される電圧信号ＳＶ１に対するＦＦＴ処理が順次実行される。その結果、図５の棒グラフで示される特性が順次算出される。そして、算出結果は、順次第１記憶部１５に記憶される。図５の棒グラフそれぞれは、抵抗素子Ｒ１の両端に現れる電位差Ｖ１に対応する電圧信号ＳＶ１の、基本波成分及び高調波成分の電圧を示している。
【００３０】
制御部１２は、抵抗素子Ｒ１の両端の電位差Ｖ１に対応する電圧信号ＳＶ１それぞれについてのＦＦＴ処理の実行が完了すると、演算部１７に周波数スペクトル曲線Ｓ１の算出を指示する。周波数スペクトル曲線Ｓ１は、抵抗素子Ｒ２を測定対象物としたときの、電圧信号ＳＶ１についての各周波数における電圧レベルを示す曲線である。演算部１７は、第１記憶部１５に記憶されたＦＦＴ処理の結果を用いて周波数スペクトル曲線Ｓ１を算出する。
【００３１】
上述した処理を行うことにより、周波数スペクトル曲線Ｓ１に関する情報の生成が完了したら、導体長計測装置１０のプローブ１３ａ，１３ｂを、抵抗素子Ｒ２から取り外す。次に、図１に示されるように、プローブ１３ａ，１３ｂを、配管２３を構成する送り銅管２３ａと，戻り銅管２３ｂとにそれぞれ接続する。そして、インタフェース１１を介して、制御部１２に、計測処理指令を入力する。
【００３２】
制御部１２は、計測指令を受信すると、周波数掃引部１３に対して、周波数ｆの出力電圧Ｖｏの印加を指示する。これにより、図２に示される出力電圧Ｖｏが、直列に接続された抵抗素子Ｒ１及び配管２３に印加される。
【００３３】
次に、制御部１２は、ＦＦＴ処理部１４に、ＦＦＴ処理の実行を指示する。これにより、ＦＦＴ処理部１４では、周波数ｆの出力電圧Ｖｏが印加されたときに、抵抗素子Ｒ１の両端に現れる電位差Ｖ１に応じて、レシーバ１９から出力される電圧信号ＳＶ１のＦＦＴ処理が実行される。
【００３４】
次に、制御部１２は、周波数掃引部１３に対して、周波数ｆ＋Δｆの出力電圧Ｖｏの印加を指示する。これにより、ＦＦＴ処理部１４では、周波数ｆ＋Δｆの出力電圧Ｖｏが印加されたときに、抵抗素子Ｒ１の両端に現れる電位差Ｖ１に応じて、レシーバ１９から出力される電圧信号ＳＶ１に対するＦＦＴ処理が実行される。
【００３５】
以降、制御部１２は、周波数掃引部１３に対して、周波数ｆ＋ｎ・Δｆの出力電圧Ｖｏの印加を順次指示する。これにより、ＦＦＴ処理部１４では、周波数ｆ＋ｎ・Δｆの出力電圧Ｖｏが印加されたときに、抵抗素子Ｒ１の両端に現れる電位差Ｖ１に応じて、レシーバ１９から出力される電圧信号ＳＶ１に対するＦＦＴ処理が順次実行される。そして、ＦＦＴの処理結果が、順次第２記憶部１６に記憶される。
【００３６】
制御部１２は、抵抗素子Ｒ１の両端の電位差Ｖ１に対応する電圧信号ＳＶ１それぞれについてのＦＦＴ処理の実行が完了すると、演算部１７に周波数スペクトル曲線Ｓ２の算出を指示する。周波数スペクトル曲線Ｓ２は、配管２３を測定対象物としたときの、電圧信号ＳＶ１についての各周波数における電圧レベルを示す曲線である。
【００３７】
演算部１７は、第２記憶部１６に記憶されたＦＦＴ処理の結果を用いて、周波数スペクトル曲線Ｓ２を算出する。図６は、周波数スペクトル曲線Ｓ２を示す図である。図６に示されるように、導体長計測装置１０が配管２３に接続された場合には、配管２３の形状に応じて、特定の周波数での電圧レベルが低くなる。
【００３８】
制御部１２は、周波数スペクトル曲線Ｓ２の算出が完了すると、演算部１７に、配管２３の総延長の算出を指示する。演算部１７は、制御部１２からの算出指示を受けると、配管２３の総延長の算出処理を実行する。演算部１７は、まず周波数スペクトル曲線Ｓ２（図６参照）によって示される電圧レベルから、周波数スペクトル曲線Ｓ１（図５参照）によって示される電圧レベルを減算することにより、図７に示される特性曲線Ｓ３を算出する。この特性曲線Ｓ３は、配管２３の周波数特性を示す曲線である。
【００３９】
次に、演算部１７は、特性曲線Ｓ３に基づいて、配管２３の共振周波数を特定する。配管２３に印加された電圧の周波数と、配管２３の共振周波数が一致する場合には、抵抗素子Ｒ１の両端に現れる電圧レベルが小さくなる。そこで、演算部１７は、特性曲線Ｓ３の極小点に対応する周波数を特定する。図７に示されるように、ここでは特性曲線Ｓ３の極小点に対応する周波数として、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３が特定される。
【００４０】
次に、演算部１７は、次式（１）を用いて配管２３の総延長を算出する。なお、ｆｎは、特性曲線の極小点に対応する周波数、すなわち配管２３の共振周波数である。また、ｆＷは、周波数範囲である。
【００４１】
【数１】
2012026138.tif 000003
【００４２】
ここで、上記式（１）について説明する。周波数掃引部１３によって、直列に接続された抵抗素子Ｒ１と配管２３との間に出力電圧Ｖｏが印加されたときの抵抗素子Ｒ１の両端の電位差Ｖ１は、配管２３のインピーダンスをＺｔとし、抵抗素子Ｒ１の抵抗をｒ１とし、抵抗素子Ｒ１を流れる電流をＩとすると、次式（２）で示される。このため、配管２３のインピーダンスＺｔは、次式（３）で示される。
【００４３】
Ｖ１＝Ｒ×Ｉ
＝Ｒ×Ｖｏ／（Ｒ＋Ｚｔ）  …（２）
【００４４】
Ｚｔ＝Ｒ×（Ｖｏ−Ｖ１）／Ｖ１  …（３）
【００４５】
したがって、出力電圧Ｖｏが印加されたときの抵抗素子Ｒ１の両端の電位差Ｖ１を測定することで、計測対象としての配管２３のインピーダンスＺｔを求めることができる。そこで、本実施形態では、次式（４）に示される、長さｌの配管に対して適用される無損失線路理論式から導かれる演算式を用いて、配管２３の総延長を算出する。なお、式（４）におけるＺｔは室外機２１を基準とするインピーダンスを示す。また、Ｚ０は、配管の特性インピーダンスを示し、Ｚｒは、配管の終端に接続されたインピーダンスを示す。また、ｌは、配管の長さを示す。また、βは、２πを出力電圧Ｖｏの波長λで除したものである（β＝２π／λ）。
【００４６】
【数２】
2012026138.tif 000004
【００４７】
ここでは説明の便宜上、図８に示されるように、分岐点Ｐ１で２つに分岐する配管２３の総延長を計測する場合について説明する。この配管２３の総延長はｌであり、分岐点Ｐ１から室外機までの長さはｌ１、分岐点Ｐ１から室内機２２Ａまでの長さはｌ２、分岐点Ｐ１から室内機２２Ｂまでの長さはｌ３である。
【００４８】
図１に示されるように、配管２３は、相互に平行するように敷設された送り銅管２３ａ及び戻り銅管２３ｂから構成される配管である。そして、送り銅管２３ａ及び戻り銅管２３ｂは、室外機２１，室内機２２Ａ，２２Ｂによって短絡されている。このため、上記式（４）における終端に接続されたインピーダンスＺｒの値は零となる。したがって、上記式（４）は次式（５）のように展開することができる。
【００４９】
【数３】
2012026138.tif 000005
【００５０】
出力電圧Ｖｏの周波数が、配管２３の共振周波数と一致する場合は、配管２３のインピーダンスＺｔは発散する。したがって、出力電圧Ｖｏの周波数がｆ１，ｆ２，ｆ３である場合には、上記式（５）の右辺の分子が無限大となるか、又は分母が零となる。しかしながら、上記式（５）では、分子が無限大となるときには分子も無限大となるため、分母が零となることが、インピーダンスＺｔが発散する条件となる。したがって、出力電圧Ｖｏの周波数がｆ１，ｆ２，或いはｆ３の場合には次式（６）が成り立つ。
【００５１】
【数４】
2012026138.tif 000006
【００５２】
更に、上記式（６）は、以下の式（７）、式（８）及び式（９）のように変形することができる。
【００５３】
【数５】
2012026138.tif 000007
【００５４】
【数６】
2012026138.tif 000008
【００５５】
【数７】
2012026138.tif 000009
【００５６】
上記式（９）に示されるように、三角関数ｔａｎの和で表される左辺は、３つの項それぞれが、発散するときのβは以下の式（１０）〜（１２）で示される条件を満たす場合である。そして、式（１０）〜（１２）から式（１３）〜（１５）が導かれる。
【００５７】
【数８】
2012026138.tif 000010
【００５８】
【数９】
2012026138.tif 000011
【００５９】
【数１０】
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【００６０】
【数１１】
2012026138.tif 000013
【００６１】
【数１２】
2012026138.tif 000014
【００６２】
【数１３】
2012026138.tif 000015
【００６３】
上記式（１３）〜（１５）は、上記式（９）の各項が発散するときのβの条件を示している。例えば、図９には、ｌ１が７．４ｍのときのｔａｎβｌ１の値の遷移が破線で示されている。また、ｌ２が、３．３ｍのときのｔａｎ（βｌ２＋π／２）の値の遷移が２点鎖線で示されている。また、ｌ３が、５．７１ｍのときのｔａｎ（βｌ３＋π／２）の値の遷移が一点鎖線で示されている。また、式（９）の左辺の値の遷移が実線で示されている。
【００６４】
図９を参照するとわかるように、式（９）の左辺が零になるときのβの値は、ｔａｎβｌ１、ｔａｎ（βｌ２＋π／２）、或いはｔａｎ（βｌ３＋π／２）の値が発散するときのβの値の間に存在する。このため、例えばＡｎ，Ｂｎ，Ｃｎが小さい順に、０，Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｃ１，Ｂ２，Ａ３，Ａ４，…と並ぶ場合には、βの解βｎは次式で示される。
【００６５】
【数１４】
2012026138.tif 000016
【００６６】
上記式（１６）で示されるβｎの総和は次式（１７）で示される。
【００６７】
【数１５】
2012026138.tif 000017
【００６８】
ここで、上記式（１７）におけるＮ１，Ｎ２，Ｎ３の範囲を規定する共振周波数の計測範囲について考える。βが零以上でＷ以下であるとすると（０≦β≦Ｗ）、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３は次式（１８），（１９），（２０）でそれぞれ示される。
【００６９】
【数１６】
2012026138.tif 000018
【００７０】
【数１７】
2012026138.tif 000019
【００７１】
【数１８】
2012026138.tif 000020
【００７２】
したがって、式（１８）〜（２０）と、等差数列の和の公式から式（１７）は、次式（２１）に変形することができる。
【００７３】
【数１９】
2012026138.tif 000021
【００７４】
以上から、配管２３の総延長ｌ１＋ｌ２＋ｌ３を示す推定式は、上記式（２１）を変形することにより得られる次式（２２）で示される。そして、βとしてのπ・ｆ／１５０と、Ｗとしてのπ・ｆＷ／１５０とを次式（２２）に代入すると、上述した式（１）が得られる。また、式（１）の一般式は、次式（２３）で示される。
【００７５】
【数２０】
2012026138.tif 000022
【００７６】
【数２１】
2012026138.tif 000023
【００７７】
演算部１７は、上記式（１）を用いて配管２３の総延長を算出すると、算出結果を表示部１８へ出力する。
【００７８】
制御部１２は、演算部１７から算出結果が出力されると、表示部１８に算出結果の表示を指示する。これにより、表示部１８に、配管２３の総延長が表示される。
【００７９】
以上説明したように、本実施形態では、配管２３に導体長計測装置１０のプローブ１３ａ，１３ｂが接続され、このプローブ１３ａ，１３ｂを介して配管２３に出力電圧Ｖｏが印加される。次に、電圧信号ＳＶ１に対してＦＦＴ処理が実行されることにより、周波数スペクトル曲線Ｓ２が算出される。そして、この周波数スペクトル曲線Ｓ２から配管２３の共振周波数が特定され、この共振周波数について、上記式（１）に示される演算が実行されることで、配管２３の総延長が算出される。このため、配管２３の敷設状態を把握して各分岐の末端に例えば計測に必要な機器等を設置することなく、配管２３の総延長を容易に計測することができる。
【００８０】
本実施形態では、配管２３の共振周波数に基づいて配管２３の総延長が計測される。これにより、出力電圧Ｖｏに高調波成分が含まれていても、配管２３の総延長を精度よく計測することができる。このため、出力電圧Ｖｏを出力するための電源として、安価なものを用いることができる。
【００８１】
本実施形態に係る導体長計測装置１０を用いることで、空調設備の配管の容積を配管の総延長に基づいて推定することができる。これにより、例えば空調設備のメンテナンス等において、必要な追加冷媒の量を容易に推定することが可能となる。
【００８２】
本実施形態に係る導体長計測装置１０を用いることで、配管２３の配置図等によって配管２３の敷設状況を把握することなく、配管２３の総延長を精度よく計測することができる。このため、例えば空調設備についての図面等が存在しない場合にも、精度よく配管２３の総延長を計測することができ、結果的に設備のメンテナンスを容易に行うことが可能となる。
【００８３】
本実施形態では、導体長計測装置１０の測定対象が配管２３である場合について説明した。これに限らず、導体長計測装置１０を用いることで、電気配線、通信線等の総延長を計測することもできる。
【００８４】
電気配線や、通信線等の末端には、通常何らかの電気機器が接続されている。このため、電気配線や通信線の末端でのインピーダンスＺ１の値は、接続された電気機器によってきまる。このインピーダンスＺ１が、電気配線の特性インピーダンスＺ２と一致している場合には、インピーダンスの不整合に起因する反射が生じないため、共振は起こりえない。この場合には、本実施形態に係る導体長計測装置１０を用いて、導体の総延長を計測することができない。
【００８５】
しかしながら、電気配線や通信線のインピーダンスと、電気機器のインピーダンスとが整合していることは稀なことである。このため、本実施形態に係る導体長計測装置１０を用いることで、電気配線や通信線の総延長を精度よく計測することができると考えられる。
【００８６】
電気配線や通信線として用いられるビニル電線を構成する絶縁体の比誘電率は３程度である。また、電気配線等の共振周波数は、波長短縮率の影響を受けることにより、総延長に比較して低い周波数となる。このため、電気配線等の総延長を正確に計測するためには、導体を被覆する絶縁体の比誘電率を考慮した補正が必要となる。例えば、実効的な比誘電率が３程度の絶縁体によって被覆された導体の総延長は、実際に計測された総延長を比誘電率の平方根（＝１．７）で除することによって補正する必要がある。
【００８７】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態に係る導体長計測装置１０について説明する。なお、第１の実施形態と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。
【００８８】
本実施形態に係る導体長計測装置１０では、ＦＦＴ処理部１４が、第１の実施形態に係るＦＦＴ処理部１４が実行する処理と異なる処理を実行する。図１０は、ＦＦＴ処理部１４への入力と、ＦＦＴ処理部１４からの出力とを模式的に示す図である。図１０に示されるように、ＦＦＴ処理部１４には、レシーバから出力された電圧信号ＳＶｏ及び電圧信号ＳＶ１が入力されるとともに、制御部１２から周波数ｆｎに関する情報が通知される。
【００８９】
ＦＦＴ処理部１４は、電圧信号ＳＶｏ，ＳＶ１に対して、制御部１２から通知された周波数ｆｎに基づくフィルタリング処理を実行する。これにより、図１０に示されるように、周波数ｆｎに対する、電圧信号ＳＶｏ，ＳＶ１の電圧レベルが検出される。
【００９０】
次に、本実施形態に係る導体長計測装置１０の使用方法及び計測動作について説明する。
【００９１】
導体長計測装置１０による計測を行う際には、図４に示されるように、まず、導体長計測装置１０のプローブ１３ａ，１３ｂそれぞれを、抵抗値が既知の抵抗素子Ｒ２の両端に接続する。そして、インタフェース１１を介して、制御部１２に計測準備処理指令を入力する。
【００９２】
制御部１２は、計測準備処理指令を受信すると、周波数掃引部１３に対して、周波数ｆの出力電圧Ｖｏの印加を指示する。これにより、図２に示される出力電圧Ｖｏが、直列に接続された抵抗素子Ｒ１及び抵抗素子Ｒ２に印加される。
【００９３】
次に、制御部１２は、ＦＦＴ処理部１４に、周波数ｆに関する情報を通知する。これにより、ＦＦＴ処理部１４では、周波数ｆの出力電圧Ｖｏが印加されたときに、抵抗素子Ｒ１の両端に現れる電位差Ｖ１に応じて、レシーバ１９から出力される電圧信号ＳＶ１のフィルタリング処理が実行される。このフィルタリング処理は、ＦＦＴ処理部１４、周波数掃引部１３、レシーバ１９各々の周波数に対する誤差が考慮された周波数の帯域幅で行われる。
【００９４】
次に、制御部１２は、周波数掃引部１３に対して、周波数ｆ＋Δｆの出力電圧Ｖｏの印加を指示するとともに、ＦＦＴ処理部１４に、周波数ｆ＋Δｆに関する情報を通知する。これにより、ＦＦＴ処理部１４では、周波数ｆ＋Δｆの出力電圧Ｖｏが印加されたときに、抵抗素子Ｒ１の両端に現れる電位差Ｖ１に応じて、レシーバ１９から出力される電圧信号ＳＶ１のフィルタリング処理が実行される。
【００９５】
以降、制御部１２は、周波数掃引部１３に対して、周波数ｆ＋ｎ・Δｆの出力電圧Ｖｏの印加を順次指示するとともに、ＦＦＴ処理部１４に、周波数ｆ＋ｎ・Δｆに関する情報を順次通知する。なお、ｎは２以上の整数である。これにより、ＦＦＴ処理部１４では、周波数ｆ＋ｎ・Δｆの出力電圧Ｖｏが印加されたときに、抵抗素子Ｒ１の両端に現れる電位差Ｖ１に応じて、レシーバ１９から出力される電圧信号ＳＶ１のフィルタリング処理が順次実行される。その結果、図１１の棒グラフで示される特性が順次算出される。そして、算出結果は、順次第１記憶部１５に記憶される。図１１の棒グラフそれぞれは、抵抗素子Ｒ１の両端に現れる電位差Ｖ１に対応する電圧信号ＳＶ１のフィルタリング処理結果を示している。
【００９６】
制御部１２は、抵抗素子Ｒ１の両端の電位差Ｖ１に対応する電圧信号ＳＶ１それぞれについてのフィルタリング処理の実行が完了すると、演算部１７に周波数スペクトル曲線Ｓ１の算出を指示する。演算部１７は、第１記憶部１５に記憶されたフィルタリング処理結果を用いて周波数スペクトル曲線Ｓ１を算出する。
【００９７】
上述した処理により、周波数スペクトル曲線Ｓ１に関する情報の生成が完了したら、導体長計測装置１０のプローブ１３ａ，１３ｂを、抵抗素子Ｒ２から取り外す。次に、図１に示されるように、プローブ１３ａ，１３ｂを、配管２３を構成する送り銅管２３ａと，戻り銅管２３ｂとにそれぞれ接続する。そして、インタフェース１１を介して、制御部１２に、計測処理指令を入力する。
【００９８】
制御部１２は、計測指令を受信すると、周波数掃引部１３に対して、周波数ｆの出力電圧Ｖｏの印加を指示する。これにより、図２に示される出力電圧Ｖｏが、直列に接続された抵抗素子Ｒ１及び配管２３に印加される。
【００９９】
次に、制御部１２は、ＦＦＴ処理部１４に、周波数ｆに関する情報を通知する。これにより、ＦＦＴ処理部１４では、周波数ｆの出力電圧Ｖｏが印加されたときに、抵抗素子Ｒ１の両端に現れる電位差Ｖ１に応じて、レシーバ１９から出力される電圧信号ＳＶ１のフィルタリング処理が実行される。
【０１００】
次に、制御部１２は、周波数掃引部１３に対して、周波数ｆ＋Δｆの出力電圧Ｖｏの印加を指示するとともに、ＦＦＴ処理部１４に、周波数ｆ＋Δｆに関する情報を通知する。これにより、ＦＦＴ処理部１４では、周波数ｆ＋Δｆの出力電圧Ｖｏが印加されたときに、抵抗素子Ｒ１の両端に現れる電位差Ｖ１に応じて、レシーバ１９から出力される電圧信号ＳＶ１のフィルタリング処理が実行される。
【０１０１】
以降、制御部１２は、周波数掃引部１３に対して、周波数ｆ＋ｎ・Δｆの出力電圧Ｖｏの印加を順次指示するとともに、ＦＦＴ処理部１４に、周波数ｆ＋ｎ・Δｆに関する情報を順次通知する。なお、ｎは２以上の整数である。これにより、ＦＦＴ処理部１４では、周波数ｆ＋ｎ・Δｆの出力電圧Ｖｏが印加されたときに、抵抗素子Ｒ１の両端に現れる電位差Ｖ１に応じて、レシーバ１９から出力される電圧信号ＳＶ１のフィルタリング処理が順次実行される。そして、ＦＦＴの処理結果が、順次第２記憶部１６に記憶される。
【０１０２】
制御部１２は、抵抗素子Ｒ１の両端の電位差Ｖ１に対応する電圧信号ＳＶ１それぞれについてのフィルタリング処理の実行が完了すると、演算部１７に周波数スペクトル曲線Ｓ２の算出を指示する。演算部１７は、第２記憶部１６に記憶されたフィルタリング処理結果を用いて周波数スペクトル曲線Ｓ２を算出する。
【０１０３】
制御部１２は、周波数スペクトル曲線Ｓ２の算出が完了すると、演算部１７に、配管２３の総延長の算出を指示する。
【０１０４】
演算部１７は、制御部１２からの算出指示を受けると、配管２３の総延長の算出処理を実行する。演算部１７は、まず周波数スペクトル曲線Ｓ２（図６参照）によって示される電圧レベルから、周波数スペクトル曲線Ｓ１（図１１参照）によって示される電圧レベルを減算することにより、図７に示される特性曲線Ｓ３を算出する。この特性曲線Ｓ３は、配管２３の周波数特性を示す曲線である。
【０１０５】
次に、演算部１７は、特性曲線Ｓ３に基づいて、配管２３の共振周波数を特定する。なお、ここでは特性曲線Ｓ３の極小点に対応する周波数として、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３が特定される。
【０１０６】
次に、演算部１７は、上記式（１）を用いて配管２３の総延長を算出する。演算部１７は、上記式（１）を用いて配管２３の総延長を算出すると、算出結果を表示部１８へ出力する。
【０１０７】
制御部１２は、演算部１７から算出結果が出力されると、表示部１８に算出結果の表示を指示する。これにより、表示部１８に、配管２３の総延長が表示される。
【０１０８】
以上説明したように、本実施形態では、配管２３に導体長計測装置１０のプローブ１３ａ，１３ｂが接続され、このプローブ１３ａ，１３ｂを介して配管２３に出力電圧Ｖｏが印加される。次に、フィルタリング処理が実行されることにより、周波数スペクトル曲線Ｓ２が算出される。そして、この周波数スペクトル曲線Ｓ２から配管２３の共振周波数が特定され、この共振周波数について、上記式（１）に示される演算が実行されることで、配管２３の総延長が算出される。このため、配管２３の敷設状態を把握して各分岐の末端に例えば計測に必要な機器等を設置することなく、配管２３の総延長を容易に計測することができる。
【０１０９】
《第３の実施形態》
次に、本発明の第３の実施形態に係る導体長計測装置１０について説明する。なお、上記実施形態と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。
【０１１０】
図１２は、第３の実施形態に係る導体長計測装置１０のブロック図である。図１２に示されるように、本実施形態に係る導体長計測装置１０は、周波数掃引部１３に代わるステップ波発生部３１を備えている点で、上記実施形態に係る導体長計測装置１０と異なっている。
【０１１１】
ステップ波発生部３１は、内部インピーダンスが既知であり、測定対象物に波形が矩形の出力電圧Ｖｏを印加するための装置である。このステップ波発生部３１は、抵抗素子Ｒ１とプローブ１３ａとを介して送り銅管２３ａに接続され、プローブ１３ｂを介して戻り銅管２３ｂに接続される。これにより、抵抗素子Ｒ１と、配管２３は直列に接続された状態となる。
【０１１２】
図１３は、ステップ波発生部３１から出力される出力電圧Ｖｏの時間的な変化を示す図である。ステップ波発生部３１は、抵抗素子Ｒ１と、配管２３との間に、時刻ｔ１でハイレベルになる出力電圧Ｖｏを印加する。この出力電圧Ｖｏは、直列に接続された抵抗素子Ｒ１と配管２３のインピーダンスに比例するように分圧される。
【０１１３】
図１４は、ステップ波発生部３１から出力される出力電圧Ｖｏの周波数スペクトラムを示す図である。図１４の実線で示されるように、出力電圧Ｖｏは、直流成分と、各周波数の交流成分を含んでいる。
【０１１４】
次に、上述のように構成された導体長計測装置１０の使用方法及び計測動作について説明する。
【０１１５】
導体長計測装置１０による計測を行う際には、図４に示されるように、まず、導体長計測装置１０のプローブ１３ａ，１３ｂそれぞれを、抵抗値が既知の抵抗素子Ｒ２の両端に接続する。そして、インタフェース１１を介して、制御部１２に計測準備処理指令を入力する。
【０１１６】
制御部１２は、計測準備処理指令を受信すると、ステップ波発生部３１に対して、出力電圧Ｖｏの印加を指示する。これにより、図１３に示される出力電圧Ｖｏが、直列に接続された抵抗素子Ｒ１及び抵抗素子Ｒ２に印加される。
【０１１７】
次に、制御部１２は、ＦＦＴ処理部１４に、ＦＦＴ処理の実行を指示する。これにより、ＦＦＴ処理部１４では、出力電圧Ｖｏが印加されたときに、抵抗素子Ｒ１の両端に現れる電位差Ｖ１に応じて、レシーバ１９から出力される電圧信号ＳＶ１のＦＦＴ処理が実行される。ＦＦＴ処理部１４による処理結果は、順次第１記憶部１５に記憶される。
【０１１８】
制御部１２は、抵抗素子Ｒ１の両端の電位差Ｖ１に対応する電圧信号ＳＶ１についてのＦＦＴ処理の実行が完了すると、演算部１７に周波数スペクトル曲線Ｓ１の算出を指示する。演算部１７は、第１記憶部１５に記憶されたＦＦＴ処理の結果を用いて、電圧信号ＳＶ１についての各周波数における電圧レベルを示す周波数スペクトル曲線Ｓ１を算出する。図１５は周波数スペクトル曲線Ｓ１の一例を示す図である。この周波数スペクトル曲線Ｓ１は、導体長計測装置１０の測定系の出力特性を示している。この出力特性から求められる測定系の固有のインピーダンス特性を勘案して、導体長の計測を正確に行うことができる。
【０１１９】
上述した処理が完了したら、導体長計測装置１０のプローブ１３ａ，１３ｂを、抵抗素子Ｒ２から取り外す。次に、図１２に示されるように、プローブ１３ａ，１３ｂを、配管２３を構成する送り銅管２３ａと，戻り銅管２３ｂとにそれぞれ接続する。そして、インタフェース１１を介して、制御部１２に、計測処理指令を入力する。
【０１２０】
制御部１２は、計測指令を受信すると、周波数掃引部１３に対して、出力電圧Ｖｏの印加を指示する。これにより、図１３に示される出力電圧Ｖｏが、直列に接続された抵抗素子Ｒ１及び配管２３に印加される。
【０１２１】
次に、制御部１２は、ＦＦＴ処理部１４に、ＦＦＴ処理の実行を指示する。これにより、ＦＦＴ処理部１４では、出力電圧Ｖｏが印加されたときに、抵抗素子Ｒ１の両端に現れる電位差Ｖ１に応じて、レシーバ１９から出力される電圧信号ＳＶ１のＦＦＴ処理が実行される。ＦＦＴ処理部１４による処理結果は、順次第２記憶部１６に記憶される。
【０１２２】
抵抗素子Ｒ１の両端の電位差Ｖ１に対応する電圧信号ＳＶ１についてのＦＦＴ処理の実行が完了すると、制御部１２は、演算部１７に周波数スペクトル曲線Ｓ２の算出を指示する。演算部１７は、第２記憶部１６に記憶されたＦＦＴ処理の結果を用いて、電圧信号ＳＶ１についての各周波数における電圧レベルを示す周波数スペクトル曲線Ｓ２を算出する。この周波数スペクトル曲線Ｓ２は、例えば図６に示される。
【０１２３】
制御部１２は、周波数スペクトル曲線Ｓ２の算出が完了すると、演算部１７に、配管２３の総延長の算出を指示する。
【０１２４】
演算部１７は、制御部１２からの算出指示を受けると、配管２３の総延長の算出処理を実行する。演算部１７は、まず周波数スペクトル曲線Ｓ２（図６参照）によって示される電圧レベルから、周波数スペクトル曲線Ｓ１（図１５参照）によって示される電圧レベルを減算することにより、図７に示される特性曲線Ｓ３を算出する。この特性曲線Ｓ３は、配管２３の周波数特性を示す曲線である。
【０１２５】
次に、演算部１７は、特性曲線Ｓ３に基づいて、配管２３の共振周波数を特定する。なお、ここでは特性曲線Ｓ３の極小点に対応する周波数として、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３が特定される。
【０１２６】
次に、演算部１７は、上記式（１）を用いて配管２３の総延長を算出する。演算部１７は、上記式（１）を用いて配管２３の総延長を算出すると、算出結果を表示部１８へ出力する。
【０１２７】
制御部１２は、演算部１７から算出結果が出力されると、表示部１８に算出結果の表示を指示する。これにより、表示部１８に、配管２３の総延長が表示される。
【０１２８】
以上説明したように、本実施形態では、配管２３に導体長計測装置１０のプローブ１３ａ，１３ｂが接続され、このプローブ１３ａ，１３ｂを介して配管２３に出力電圧Ｖｏが印加される。次に、ＦＦＴ処理が実行されることにより、周波数スペクトル曲線Ｓ２が算出される。そして、この周波数スペクトル曲線Ｓ２から配管２３の共振周波数が特定され、この共振周波数について、上記式（１）に示される演算が実行されることで、配管２３の総延長が算出される。このため、配管２３の敷設状態を把握して各分岐の末端に例えば計測に必要な機器等を設置することなく、配管２３の総延長を容易に計測することができる。
【０１２９】
本実施形態に係る導体長計測装置１０には、周波数掃引部１３に代わるステップ波発生部３１が用いられる。このため、周波数を掃引する処理を行うことなく、配管２３の導体長を計測することができる。したがって、短時間に配管２３の導体長を計測することが可能となる。
【０１３０】
また、導体長の計測を短時間に行うことができるため、例えば電気的なノイズの影響を受けやすい電気室内や電気機器の近傍で、複数回の計測を容易に行うことができる。したがって、計測結果の平均値に基づいて、導体長を算出することが容易となり、精度の高い計測が可能となる。
【０１３１】
本実施形態では、ステップ波発生部３１からの出力電圧Ｖｏがｔ１でハイレベルになる波形である場合について説明した。これに限らず、ステップ波発生部３１から出力される出力電圧Ｖｏは、周期的に値が変化する矩形波であってもよい。この場合、矩形波の波長が、測定対象物の電気的な長さλの１／４以下になるように、矩形波の基本周波数を決定すればよい。
【０１３２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態によって限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、図８に示されるように、配管２３が点Ｐ１で分岐している場合について説明した。これに限らず、上記実施形態に係る導体長計測装置１０は、例えば図１６に示されるように、点Ｐ１と点Ｐ２の２カ所で分岐している配管２３の導体長を計測することもできる。この場合、配管２３の導体長は、次式（２４）で示される。なお、ｐは分岐数を表し、ここでは２である。
【０１３３】
【数２２】
2012026138.tif 000024
【０１３４】
以下、上記式（２４）について説明する。配管２３のインピーダンスＺｔは、次式（２５）で示される。なお、式（２５）のＡ，Ｂそれぞれは、次式（２６），（２７）によって示される。
【０１３５】
【数２３】
2012026138.tif 000025
【０１３６】
【数２４】
2012026138.tif 000026
【０１３７】
【数２５】
2012026138.tif 000027
【０１３８】
出力電圧Ｖｏの周波数が、配管２３の共振周波数と一致する場合は、配管２３のインピーダンスＺｔは発散する。この場合、上記式（２５）の右辺の分子が無限大となるか、又は分母が零となる。しかしながら、上記式（２５）では、分子が無限大とならないため、分母が零（Ｂ＝０）となることが、インピーダンスＺｔが発散する条件となる。
【０１３９】
式（２７）は、正接ｔａｎの２次の項（ｔａｎβｌ×ｔａｎβｌ）から、正接ｔａｎの４次の項（ｔａｎβｌ×ｔａｎβｌ×ｔａｎβｌ×ｔａｎβｌ）の項を減算する形になっている。このため、正接ｔａｎの３次の項での除算することによる解法が期待される。しかしながら、式（２７）は、５つの異なるｔａｎ項を含むため、実施形態１で説明したように、式（２５）を、ｔａｎ項の和で示される式へ変換することができない。したがって、式（２７）の解を解析的に導出するのは困難である。
【０１４０】
そこで、図１６に示される配管２３を、室外機２１から点Ｐ１までの第１部分Ｐｒ１と、点Ｐ１から室内機２２Ｂまでの第２部分Ｐｒ２と、点Ｐ１から室内機２２Ａまでの部分と、点Ｐ２から室内機２２Ｂまでを合わせた第３部分Ｐｒ３に分けて考える。第３部分Ｐｒ３は、分岐点を含み構成が複雑であるが、式（２７）のＢにおける第３部分Ｐｒ３に対応する項は、周期が複雑化したｔａｎ項と考えることができる。なお、周期が複雑であるという意味は、ｔａｎβｌＮが−∞から＋∞までの間で繰り返し単調増加するものの、繰り返しパターンが不規則であるという意味である。
【０１４１】
以上から、第３部分Ｐｒ３に対応する項に、実施形態１で説明した点Ｐ１でのみ分岐する場合の計算式を適用した次式（２８）が推察できる。
【０１４２】
【数２６】
2012026138.tif 000028
【０１４３】
式（２８）から、配管２３に、分岐点ＰＮがｐ箇所ある場合には、次式（２９）が成立する。そして、式（３０）が導かれる。
【０１４４】
【数２７】
2012026138.tif 000029
【０１４５】
【数２８】
2012026138.tif 000030
【０１４６】
ここでは、配管２３の共振周波数に基づいて配管２３の導体長を算出するので、βとｆとの関係は次式（３１）で示される。
【０１４７】
【数２９】
2012026138.tif 000031
【０１４８】
したがって、上記式（３０），（３１）から上記式（２４）で示される推定式が導かれる。式（２４）を用いることで、配管２３が複数の箇所で分岐している場合であっても、本実施形態に係る導体長計測装置１０を用いることで、配管２３の導体長を精度よく計測することができる。
【０１４９】
また、上記実施形態では、導体長計測装置１０を抵抗素子Ｒ２に接続して、導体長計測装置１０の周波数特性を示す周波数スペクトル曲線Ｓ１を算出した。これに限らず、導体長計測措置１０のプローブ１３ａ，１３ｂを開放した状態、導体長計測措置１０のプローブ１３ａ，１３ｂを短絡した状態で、導体長計測装置１０の周波数特性を示すスペクトル曲線Ｓ１を算出してもよい。プローブ１３ａ，１３ｂを抵抗素子Ｒ２に接続した状態、開放した状態、短絡した状態で、導体長計測装置１０の周波数特性に基づいて、測定系固有のインピーダンスを特定し、当該インピーダンスを勘案した補正を行うことで、測定対象物のインピーダンスを正確に測定することが可能となる。
【０１５０】
上記実施形態では、周波数掃引部１３がデジタル周波数シンセサイザであるものとした。これに限らず、例えば電圧信号により掃引周波数を掃引するＶＦＯ（Variable-Frequency Oscillator）などに代表されるように、周波数掃引部１３は、任意の周波数を所定のステップで掃引することが可能な装置であってもよい。
【０１５１】
また、レシーバ１９としては、例えばデジタルオシロスコープなどを用いることができるが、直接周波数に対する電圧特性を計測できる装置を用いてもよい。
【０１５２】
上記実施形態では、空調装置の配管２３を引用した説明を行った。これに限らず、本発明に係る導体長計測装置は、１対の導体からなる電気配線、通信線などのように、伝送理論が成立する物理的な構造をもつ導体の総延長を計測することができる。
【０１５３】
上記実施形態に係る導体長計測装置１０は、導体への接続箇所を選ばず、例えば図１７に示されるように、導体の分岐点Ｐ１に接続することもできる。一般に、導体の分岐点や末端部は、外部に露出していることが多い。このため、本発明の導体長計測装置を用いることで、配管２３を被覆する断熱シート等にダメージを与えることなく、導体の総延長の計測を行うことができる。
【０１５４】
上記実施形態では、ＦＦＴ処理部による処理結果が、第１記憶部１５及び第２記憶部１６に記憶される場合について説明した。これに限らず、例えば図１８に示されるように、レシーバ１９とＦＦＴ処理部１４の間に記憶部３０を配置し、レシーバ１９から出力される情報を、記憶部３０に蓄積してもよい。この場合には、ＦＦＴ処理部１４によって、記憶部３０に蓄積された情報がＦＦＴ処理される。この場合、演算部１７は、ＦＦＴ処理部１４から出力される情報に基づいて、導体長を算出する。
【０１５５】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
【０１５６】
本出願は、２０１０年８月２３日に出願された、日本国特許出願２０１０−１８６６４４号に基づく。本明細書中に日本国特許出願２０１０−１８６６４４号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照して取り込むものとする。
【産業上の利用可能性】
【０１５７】
本発明の導体長計測装置及び導体長計測方法は、導体の総延長の計測に適している。
【符号の説明】
【０１５８】
１０  導体長計測装置
１１  インタフェース
１２  制御部
１３  周波数掃引部
１３ａ  プローブ
１３ｂ  プローブ
１４  ＦＦＴ処理部
１５  第１記憶部
１６  第２記憶部
１７  演算部
１８  表示部
１９  レシーバ
２０  空調システム
２１  室外機
２２Ａ〜２２Ｃ  室内機
２３  配管
２３ａ  送り銅管
２３ｂ  戻り銅管
３０  記憶部
３１  ステップ波発生部
Ｐ１  分岐点
Ｐｒ１  第１部分
Ｐｒ２  第２部分
Ｐｒ３  第３部分
Ｒ１，Ｒ２  抵抗素子
Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２  周波数スペクトル曲線
Ｓ３  特性曲線
ＳＶｏ，ＳＶ１  電圧信号
Ｖｏ  出力電圧
【図１】
2012026138.tif 000032
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年1月8日(2013.1.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対になった導体に電圧を印加して、前記導体の周波数特性を計測する計測手段と、
前記周波数特性から前記導体の共振周波数を特定し、前記共振周波数に基づいて、前記導体の総延長を演算する演算手段と、
を備える導体長計測装置。
【請求項２】
前記計測手段は、前記導体に周波数を変化させながら交流電圧を印加する電圧印加手段を有する請求項１に記載の導体長計測装置。
【請求項３】
前記交流電圧には、高調波成分が含まれる請求項２に記載の導体長計測装置。
【請求項４】
前記計測手段は、前記導体にステップ電圧を印加する電圧印加手段を有する請求項１に記載の導体長計測装置。
【請求項５】
前記計測手段は、
直列に接続された前記導体と抵抗とに電圧が印加されたときの前記抵抗の両端の電位差に応じた電圧信号の周波数特性を計測する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の導体長計測装置。
【請求項６】
前記計測手段は、前記電圧信号に対してＦＦＴ処理を実行する請求項５に記載の導体長計測装置。
【請求項７】
前記演算手段は、前記導体を無損失線路として、前記共振周波数を用いた演算を行うことにより前記導体の総延長を算出する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の導体長計測装置。
【請求項８】
前記導体は、末端が電気的に短絡された所定の冷媒を循環させるための管路である請求項１乃至７のいずれか一項に記載の導体長計測装置。
【請求項９】
前記導体は、末端に不特定のインピーダンスを有する電気機器が接続された電線である請求項１乃至８のいずれか一項に記載の導体長計測装置。
【請求項１０】
前記導体のインピーダンスと前記電気機器のインピーダンスは、整合していない請求項９に記載の導体長計測装置。
【請求項１１】
前記導体は、断熱材で被覆されている請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の導体長計測装置。
【請求項１２】
前記演算手段によって演算された導体の総延長を表示する表示手段を備える請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の導体長計測装置。
【請求項１３】
前記演算手段は、
共振周波数をｆｎ、周波数範囲をｆｗとしたときに、次式で示される演算を行うことにより、前記導体の前記導体の総延長Ｌを演算する請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の導体長計測装置。
【数１】
2012026138.tif 000050
【請求項１４】
直列に接続された抵抗と対になった導体とに、電圧を印加する工程と、
前記抵抗の両端の電位差に応じた電圧信号の周波数特性を計測する工程と、
前記周波数特性に基づいて、前記導体の共振周波数を特定する工程と、
前記共振周波数に基づいて、前記導体の総延長を演算する工程と、
を含む導体長計測方法。
【請求項１５】
前記電圧を印加する工程では、
前記導体に周波数を変化させながら交流電圧を印加する請求項１４に記載の導体長計測方法。
【請求項１６】
前記交流電圧には、高調波成分が含まれる請求項１５に記載の導体長計測方法。
【請求項１７】
前記電圧を印加する工程では、
前記導体にステップ電圧を印加する請求項１４に記載の導体長計測方法。
【請求項１８】
前記周波数特性を計測する工程では、
直列に接続された前記導体と抵抗とに電圧が印加されたときの前記抵抗の両端の電位差に応じた電圧信号の周波数特性を計測する請求項１４乃至１７のいずれか一項に記載の導体長計測装置。
【請求項１９】
前記周波数特性を計測する工程では、
前記電圧信号に対してＦＦＴ処理を実行する請求項１８に記載の導体長計測装置。
【請求項２０】
前記導体の総延長を演算する工程では、
前記導体を無損失線路として、前記共振周波数を用いた演算を行うことにより前記導体の総延長を算出する請求項１４乃至１９のいずれか一項に記載の導体長計測装置。
【請求項２１】
前記導体の総延長を演算する工程では、
共振周波数をｆｎ、周波数範囲をｆｗとしたときに、次式で示される演算を行うことにより、前記導体の前記導体の総延長Ｌが算出される請求項１４乃至２０のいずれか一項に記載の導体長計測方法。
【数２】
2012026138.tif 000051
【国際調査報告】
2012026138.tif 000052
2012026138.tif 000053
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